CN109298922A - 并行任务处理方法、协程框架、设备、介质和无人车 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开一种并行任务处理方法、协程框架、设备、介质和无人车，方法包括：响应于任务切换指令，将当前协程切换至目标协程，其中，协程为在用户层创建的用于处理任务的线程，用户层的协程由内核层的线程来执行；保存当前协程处理任务的上下文，并读取目标协程处理任务的上下文，以便与目标协程对应的内核层的线程执行目标协程的过程中，依据目标协程的上下文来处理任务。本发明实施例针对每个内核各自的线程，在用户层创建多个执行任务的协程，由线程执行协程，通过对多个协程的切换来处理并发任务，从而避免直接对内核层线程的切换，且用户层的协程切换的开销小，只需要维护必须的上下文信息即可，因此，整体上提高了***计算的性能。

Description

并行任务处理方法、协程框架、设备、介质和无人车
技术领域
本发明实施例涉及无人车技术领域，尤其涉及一种并行任务处理方法、协程框架、设备、介质和无人车。
背景技术
随着科技发展，生活中越来越多的工具都趋向于智能化，尤其是无人驾驶汽车的研究，将为以后人们的生活提供极大方便。
在无人车***中存在着大量复杂、并行的计算任务，针对这些大量的并行计算任务，传统方式是采用多线程并行执行，即每个内核分别执行一个线程任务，当一个内核中的线程执行完，内核切换到另一个线程继续执行。然而在这种传统的多线程方案下，在内核层则存在线程切换开销过大、任务并行度不足等缺点，而由于车载硬件即车载计算机本身并行度和执行资源都非常有限，计算能力不充足，因此，也严重限制了车载计算的性能和可扩展性。
发明内容
本发明实施例提供一种并行任务处理方法、协程框架、设备、介质和无人车，以解决现有技术中采用传统的多线程方案时，在内核层则存在线程切换开销过大、任务并行度不足的技术问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种并行任务处理方法，该方法包括：
响应于任务切换指令，将当前协程切换至目标协程，其中，协程为在用户层创建的用于处理任务的线程，用户层的协程由内核层的线程来执行；
保存当前协程处理任务的上下文，并读取目标协程处理任务的上下文，以便与目标协程对应的内核层的线程执行目标协程的过程中，依据目标协程的上下文来处理任务。
第二方面，本发明实施例还提供了一种协程框架，包括：
切换模块，用于响应任务切换指令在不同的协程之间进行切换，其中，协程为在用户层创建的用于处理任务的线程，用户层的协程由内核层的线程来执行；
上下文信息维护模块，用于在所述协程框架的内部数据结构中维护协程处理任务的上下文，具体包括：
保存单元，用于保存当前协程的上下文；
恢复单元，用于读取并恢复目标协程的上下文。
第三方面，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如本发明任一实施例所述的并行任务处理方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明任一实施例所述的并行任务处理方法。
第五方面，本发明实施例还提供了一种无人车，包括车体，还包括本发明任一实施例所述的电子设备，其中，所述电子设备上配置有本发明任一实施例所述的协程框架。
本发明实施例提供了一种并行任务处理方法、协程框架、设备、介质和无人车，针对内核层每个内核各自的线程，分别为其在用户层创建多个协程，由线程执行协程，并通过对多个协程的切换来处理并发任务，从而避免了直接对内核层线程的切换，由于内核层线程的切换开销大，而用户层创建的协程切换相比之下开销小，只需要维护必须的上下文信息即可，因此，整体上提高了***计算的性能。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的并行任务处理方法的流程图；
图2是本发明实施例二提供的协程框架的结构示意图；
图3是本发明实施例三提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例一
图1为本发明实施例一提供的并行任务处理方法的流程图，本实施例可适用于在用户空间实现快速切换无人车的计算任务的情况，该方法可以由协程框架来执行，该协程框架可以采用软件和/或硬件的方式实现，并可配置于电子设备中，该电子设备可以配置在车辆上，例如具有控制和计算能力的无人车等。如图1所示，该方法具体包括：
S110、响应于任务切换指令，将当前协程切换至目标协程，其中，协程为在用户层创建的用于处理任务的线程，用户层的协程由内核层的线程来执行。
在无人车***中存在着大量复杂、并行的计算任务需要处理，直接在内核层线程之间进行切换开销过大，而且无人车***内核数量有限，任务并行度不足。因此，为避免内核层线程的切换，每个内核固定执行一个线程，针对每个内核层线程，在用户层创建与之对应的多个用于处理任务的协程，其中，所述用户层即是应用程序运行的空间。用户层的多个协程依次由与之对应的内核层的一个线程来执行，并通过协程框架控制对多个协程的切换来处理并发任务。示例性的，无人车***包括标号为1-10的10个内核，例如针对1号内核的线程，为其在用户层建立对应的100个协程，内核的线程执行协程，因此，可以通过对这100个协程的切换实现由内核的线程对不同协程对应的任务的并发处理或计算。
当内核层线程在执行当前协程时，如果遇到如下情况：1)在执行当前协程时，不再需要CPU进行处理，例如使用I/O或等待网络；2)在执行当前协程时，***调度层下发一个优先级高于当前协程的任务；3)当前协程执行完毕。则协程框架通过该协程中的暂停接口停止当前协程任务，同时协程框架通过切换接口发出任务切换指令，将当前协程切换至目标协程，其中，所述目标协程是用户层除当前协程之外的优先级最高的协程，而各个协程的优先级是根据业务属性由调度层确定的。
S120、保存当前协程处理任务的上下文，并读取目标协程处理任务的上下文，以便与目标协程对应的内核层线程执行目标协程的过程中，依据目标协程的上下文来处理任务。
在本实施例中，通过当前协程中的暂停接口停止当前协程任务时，保存当前协程处理任务的上下文，其目的是确保在遇到当前协程没有执行完就切换到其他协程的情况时，如果后续又切换回所述当前协程时，可根据保存的上下文继续处理所述当前协程任务。而且同时读取目标协程处理任务的上下文，以便与目标协程对应的内核层线程执行目标协程的过程中，依据目标协程的上下文来处理任务。其中，所述上下文包括内核层线程处理任务所需的寄存器状态和栈信息等。
本发明实施例中，针对内核层每个内核各自的线程，分别为其在用户层创建多个执行任务的协程，并通过对多个协程的切换来处理并发任务，从而避免了直接对内核层线程的切换，由于内核层线程的切换开销大，而用户层创建的协程切换相比之下开销小，只需要维护必须的上下文信息即可，因此，整体上提高了***计算的性能。
实施例二
图2是本发明实施例二提供的事件分发器的结构示意图，如图2所示，包括：
切换模块210，用于响应任务切换指令在不同的协程之间进行切换，其中，协程为在用户层创建的用于处理任务的线程，用户层的协程由内核层的线程来执行；
上下文信息维护模块220，用于在所述协程框架的内部数据结构中维护协程处理任务的上下文。
在本实施例中，针对内核层每个内核各自的线程，分别为其在用户层创建多个执行任务的协程，并通过切换模块对多个协程进行切换以处理并发任务，同时通过上下文信息维护模块在所述协程框架的内部数据结构中维护协程处理任务的上下文，从而避免了直接对内核层线程的切换，由于内核层线程的切换开销大，而用户层创建的协程切换相比之下开销小，只需要维护必须的上下文信息即可，因此，整体上提高了***计算的性能。
进一步的，所述上下文信息维护模块包括：
保存单元，用于保存当前协程的上下文；
恢复单元，用于读取并恢复目标协程的上下文。
进一步的，所述上下文包括内核层线程处理任务所需的寄存器状态和栈信息。
本发明实施例所提供的协程框架可执行本发明任意实施例所提供的并行任务处理方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
实施例三
图3为本发明实施例三提供的电子设备的结构示意图。图3示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性电子设备12的框图。图3显示的电子设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。
如图3所示，电子设备12以通用计算设备的形式表现。电子设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理器16，存储器28，连接不同***组件(包括存储器28和处理器16)的总线18。
总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，***总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及***组件互连(PCI)总线。
电子设备12典型地包括多种计算机***可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。
存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机***可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。电子设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机***存储介质。仅作为举例，存储***34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图3未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图3中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。
具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作***、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
电子设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备12交互的设备通信，和/或与使得该电子设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，电子设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与电子设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理器、外部磁盘驱动阵列、RAID***、磁带驱动器以及数据备份存储***等。
处理器16通过运行存储在存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的并行任务处理方法，包括：
响应于任务切换指令，将当前协程切换至目标协程，其中，协程为在用户层创建的用于处理任务的线程，用户层的协程由内核层的线程来执行；
保存当前协程处理任务的上下文，并读取目标协程处理任务的上下文，以便与目标协程对应的内核层的线程执行目标协程的过程中，依据目标协程的上下文来处理任务。
实施例四
本发明实施例中提供一种包含计算机可执行指令的存储介质，所述计算机可执行指令在由计算机处理器执行时用于执行一种并行任务处理方法，该方法包括：
响应于任务切换指令，将当前协程切换至目标协程，其中，协程为在用户层创建的用于处理任务的线程，用户层的协程由内核层的线程来执行；
保存当前协程处理任务的上下文，并读取目标协程处理任务的上下文，以便与目标协程对应的内核层的线程执行目标协程的过程中，依据目标协程的上下文来处理任务。
当然，本发明实施例中所提供的一种包含计算机可执行指令的存储介质，其计算机可执行指令不限于如上所述的方法操作，还可以执行本发明任意实施例中所提供的应用于终端的文本播放方法中的相关操作。
本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。
计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。
计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括——但不限于无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。
可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或电子设备上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络——包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
实施例五
本发明实施例五还提供了一种无人车，包括车体还包括本发明任一实施例所述的电子设备，其中，所述电子设备上配置有本发明任一实施例所述的协程框架。示例性的，所述协程框架包括：
切换模块，用于响应任务切换指令在不同的协程之间进行切换，其中，协程为在用户层创建的用于处理任务的线程，用户层的协程由内核层的线程来执行；
上下文信息维护模块，用于在所述协程框架的内部数据结构中维护协程处理任务的上下文；
其中，所述上下文信息维护模块包括：
保存单元，用于保存当前协程的上下文；
恢复单元，用于读取并恢复目标协程的上下文。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种并行任务处理方法，其特征在于，包括：
响应于任务切换指令，将当前协程切换至目标协程，其中，协程为在用户层创建的用于处理任务的线程，用户层的协程由内核层的线程来执行；
保存当前协程处理任务的上下文，并读取目标协程处理任务的上下文，以便与目标协程对应的内核层的线程执行目标协程的过程中，依据目标协程的上下文来处理任务。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述上下文包括内核层的线程处理任务所需的寄存器状态和栈信息。
3.一种用于处理并行任务的协程框架，其特征在于，所述协程框架包括：
切换模块，用于响应任务切换指令在不同的协程之间进行切换，其中，协程为在用户层创建的用于处理任务的线程，用户层的协程由内核层的线程来执行；
上下文信息维护模块，用于在所述协程框架的内部数据结构中维护协程处理任务的上下文。
4.根据权利要求3所述的协程框架，其特征在于，所述上下文信息维护模块包括：
保存单元，用于保存当前协程的上下文；
恢复单元，用于读取并恢复目标协程的上下文。
5.根据权利要求3或4所述的协程框架，其特征在于，所述上下文包括内核层的线程处理任务所需的寄存器状态和栈信息。
6.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序，
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1或2所述的并行任务处理方法。
7.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1或2所述的并行任务处理方法。
8.一种无人车，包括车体，其特征在于，所述无人车还包括如权利要求6所述的电子设备，其中，所述电子设备上配置有如权利要求3至5中任一所述的协程框架。
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